[發明專利]一種鋰離子電池用鎳錳酸鋰正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201711407776.5
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108091865A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 徐越;王華麗;宋華杰;占濤濤;淡維杰
• 申請（專利權）人: 深圳市比克動力電池有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 鄧義華;王瑋

本發明公開了一種鋰離子電池用高電壓鎳錳酸鋰正極材料xLi2ZrO3·LiNi0.5Mn1.5O4的制備方法，該方法以硝酸鹽為原材料，采用凝膠燃燒的方法合成鎳錳酸鋰，再以濕法的方式包覆一層快離子導體。燃燒過程中產生大量氣體，使材料充分反應均勻，并形成多孔結構。此方法合成的材料粒徑小而均一，包覆后隔離了顆粒表面與電解液的接觸反應，具有優良的倍率性能和循環穩定性。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池領域，具體涉及一種鋰離子電池用的鎳錳酸鋰正極材料，并涉及一種鎳錳酸鋰正極材料的制備方法。

背景技術

目前鋰離子電池正極材料中，LiMn2O4正極材料由于其合成方法簡單，成本低廉，環境友好等優點而備受關注。但是其由于Jahn-Teller效應而循環穩定性較差，且放電平臺較低。目前電動汽車領域火爆，對于主要提供能量的正極材料提出了更高的要求，需要材料有更高的能量密度，因此高電壓的正極材料成為研究的熱點方向。鎳錳酸鋰（LiNi0.5Mn1.5O4）具有4.7V以上的高電壓平臺，其尖晶石結構為鋰離子的傳輸提供了三維通道，能量密度高達650Wh/Kg。但是鎳錳酸鋰材料也存在一定的不足，如高壓及高溫條件下電解液易分解；材料合成時Mn氧化不完全，使得鎳錳酸鋰在4V的低電位下存在一個放電平臺，此時鎳錳酸鋰便不是真正意義上的5V高電壓材料。因此使鋰離子電池5V平臺下的容量接近理論容量，提高首次充放電效率，提高循環穩定性，將是鋰離子電池高電壓材料的研究方向。

目前，鋰離子電池正極材料的制備方法主要有固相法和液相法。固相法存在的問題是產物不純，溶膠-凝膠法制備的材料粒徑細小，顆粒均勻，純度較高，是最常用的一種液相法。但是這兩種方法都沒有很好地解決正極材料結晶中氧缺陷的問題。如申請號為201510844860.8中國專利《一種改性鋰離子電池正極材料鎳錳酸鋰的制備方法》中提供的技術方案，其中同樣使用了錳鹽和聶艷作為主要的正極材料的制備原料，利用溶膠凝膠法制備鎳錳前驅體然后采用預燒結、高溫燒結后的產物與陰離子氟化合物進行濕法包覆，最后燒結制得所需正極材料。上述專利中的技術方案能夠在一定程度上提升鋰離子電池的工作電壓，并且提升鋰離子電池的能量和功率密度，但是仍舊不能解決正極材料結晶中氧缺陷的問題。

發明內容

為了解決所述現有技術的不足，本發明提供了一種鋰離子電池用鎳錳酸鋰正極材料，該正極材料的分子式為xLi2ZrO3·LiNi0.5Mn1.5O4，其中0.02≤x≤0.05，并提供了該正極材料的制備方法，該制備方法以硝酸鹽為原材料，采用凝膠燃燒的方法合成鎳錳酸鋰，再以濕法的方式包覆一層快離子導體從而制備得到所需正極材料。本發明中的制備方法制成的正極材料粒徑小而均一，包覆后隔離了顆粒表面與電解液的接觸反應，應用于電池中具有優良的倍率性能和循環穩定性。

本發明所要達到的技術效果通過以下方案實現：

本發明中提供了一種鋰離子電池用鎳錳酸鋰正極材料，所述正極材料為xLi2ZrO3·LiNi0.5Mn1.5O4，其中0.02≤x≤0.05。

本發明中還提供了一種制備鋰離子電池用鎳錳酸鋰正極材料的方法，包括如下步驟：